Kurs-ufa.ru

В помощь Электрику
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обозначение постоянного напряжения

Постоянный электрический ток

Постоянный ток (DC — Direct Current) — электрический ток, не меняющий своей величины и направления с течением времени.

В реальности постоянный ток не может сохранять величину постоянной. Например, на выходе выпрямителей всегда присутствует переменная составляющая пульсаций. При использовании гальванических элементов, батареек или аккумуляторов, величина тока будет уменьшаться по мере расхода энергии, что актуально при больших нагрузках.

Постоянный ток существует условно в тех случаях, где можно пренебречь изменениями его постоянной величины.

Источники электрической энергии

Изначально источниками электричества были только лишь химические гальванические элементы одноразового действия. В дальнейшем появились многоразовые аккумуляторы. Примечательно, что полярность химических источников не в состоянии меняться сама по себе. С целью получения постоянного напряжения в промышленных масштабах применяются генераторы, а иногда и солнечные батареи.

Электронная техника, в свою очередь, питается от сети переменного напряжения, а для получения постоянного используются блоки питания. До требуемых показателей переменный ток понижают с помощью трансформаторов и впоследствии выпрямляют. При этом частоту пульсаций снижают сглаживающие фильтры, стабилизаторы и регуляторы напряжения.

В современном мире распространены импульсные блоки питания. В них частота пульсаций выходного электричества сглаживается интегрирующими элементами. Они концентрируют электрическую энергию и отдают ее в нагрузку. В итоге получается требуемое постоянное напряжение.

Электрическую энергию способны конденсировать также и электролитические конденсаторы. При разряде такого конденсатора во внешней цепи возникает переменный ток. Если же он разряжается через резистор, в этом случае возникает постепенно уменьшающийся (однонаправленный) переменный ток. При использовании индукционной катушки в цепи образуется двунаправленный переменный ток. Электролитические конденсаторы могут обладать огромной емкостью, достигающей сотен микрофарад. При разряде таких конденсаторов через большое сопротивление электричество уменьшается медленнее и во внешней цепи протекает уже постоянное напряжение.

Существуют также и комбинации конденсаторов и химических источников — ионисторы. Они обладают способностью накапливать и отдавать значительное количество электричества. Характерный пример — электромобили.

Какое напряжение DC тока

При DC напряжении электроны всегда движутся в одном направлении. Источник напряжения таким образом всегда имеет одинаковую полярность. Однако уровень напряжения не всегда должен быть одинаковым. В качестве классического источника энергии для генерации постоянного напряжения обычная батарейка, в которой уровень напряжения снижается во время разряда.


Движение электронов при постоянном напряжении

Кроме того, большинство источников питания также генерирует постоянное напряжение, хотя на них подается переменное. В случае стабилизированных источников питания, помимо направления потока, большое значение также уделяется и уровню АС напряжения, который может варьироваться в зависимости от напряжения, однако постоянно будет иметь одинаковую полярность.

Обратите внимание! Переменные напряжения, подаваемые сетевыми трансформаторами и генераторами, могут быть преобразованы выпрямителями. Тогда возникает электрическое напряжение, которое варьируется по величине, но не по знаку.


Схемы с постоянным и переменным током

Компонент переменного напряжения может быть уменьшен путем подключения достаточно большого сглаживающего конденсатора параллельно или последовательно сглаживающей катушки так, что останется только небольшая остаточная пульсация. Чем больше емкость конденсатора или индуктивность катушки, тем меньше будет пиковое значение наложенного переменного напряжения.

Вам это будет интересно Особенности формулы заряда q

Как обозначается постоянное и переменное напряжение

Постоянное напряжение или ток обозначаются аббревиатурой DC, что означает Direct current. На схемах и электроприборах принято также указывать постоянное напряжение простой ровной линией (—).

Значок переменного напряжения записывается в виде несколько иной аббревиатуры ( – AC. Если расшифровать, то получится «Alternating current». На клеммах электроприборов и распределительных щитков, а также на схемах она может изображаться как волнистая линия (

Важно! Если в сеть рассчитана для пропуска и того, и другого видов электроэнергии, она маркируется как «AC/DC» и обозначается на схеме двойной линией (верхняя линия прямая и сплошная, а нижняя прямая и пунктирная).

Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель” . Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

что такое диод и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

Направление постоянного тока и обозначения на электроприборах и схемах

Чтобы упростить расчеты и создание электрических схем, принимают направленность этого параметра по направлению к точке с меньшим потенциалом (от плюса к минусу). В действительности частицы перемещаются именно таким образом только при положительном заряде. В металле направление потока электронов обратное, однако для исключения путаницы применяют обозначенный базовый принцип.

Изоляция положительных выводов (щупов, кабелей) обозначается красным цветом, отрицательных – черным или синим. Если в сопроводительном тексте указано dc напряжение, это значит, что и ток в соответствующей цепи будет постоянный. На чертежах и корпусах изделий применяют условные обозначения в виде параллельных линий (сплошной и прерывистой).

Читать еще:  Фаза и ноль цвет проводов

К сведению. Анод (катод) – это выводы электронной лампы или другой детали, которые подключают к положительному (отрицательному) электроду аккумуляторной батареи.

Также можно встретить обозначение a c что это такое, подробно описано в заключительном разделе статьи. Прямая расшифровка сокращения от «alternating current» не всегда корректна. Однако в узком смысле подразумевают синусоиду с переменной полярностью, которая обозначается латинскими буквами «AC», характерным одиночным волнистым символом либо стандартным математическим знаком примерного равенства «≈».

Электрическое напряжение делят на два вида:

  1. постоянное (dc)
  2. переменное (ас)

Обозначение постоянного тока (—), у переменного тока обозначение (

). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название. А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется. Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.

В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц. Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть. Поэтому при выборе техники и электроприборов следует внимательно смотреть на то, чтобы частота была 50 Гц. Чем больше частота у тока, тем больше его сопротивление. Также можно заметить, что в розетках у нас дома течёт именно переменный.

Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:

  • однофазный
  • трёхфазный

Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока, у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц. Трёхфазная система — это не что иное, как три однофазных электрических цепи, сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов. Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.

А если у вас, например, имеется только 4 провода, то и тут проблем не возникнет. Вам нужно будет только соединить обратные проводники. Объединив их, вы получите проводник, который называют нейтральным. Обычно его заземляют. А оставшиеся внешние проводники кратко обозначают как L1, L2 и L3.

Но существует и двухфазный, он представляет из себя комплекс двух однофазных токов, в которых также присутствуют прямой проводник для проведения напряжения и обратный, они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов.

Обозначение постоянного напряжения

Все материалы состоят из атомов, и все атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Протоны имеют положительный электрический заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда, а электроны имеют отрицательный электрический заряд. Атомы связаны друг с другом мощными силами притяжения, существующими между ядром атомов и электронами в его внешней оболочке.

Когда эти протоны, нейтроны и электроны находятся вместе внутри атома, они стабильны и счастливы. Но, если мы попытаемся отделить их друг от друга, у них начнет проявляться сила взаимодействия, называемая разностью потенциалов.

Теперь, если мы создадим замкнутый контур, эти свободные электроны начнут двигаться обратно к протонам из-за их сил взаимодействия, создающего поток электронов. Этот поток электронов называется электрическим током. Электроны не протекают свободно через контур, так как материал, в котором они перемещаются, создает дополнительное ограничение на поток электронов. Это ограничение называется сопротивлением.

Ко всем электрическим схемам можно применить характеристики, которые состоят из трех отдельных, но очень связанных электрических величин: Напряжение (U), Ток (I) и Сопротивление (R).

Электрическое напряжение

Напряжение (U) — потенциальная энергия источника тока, хранящаяся в виде электрического заряда. Напряжение можно рассматривать как силу, которая толкает электроны через проводник, и чем больше напряжение, тем больше его способность «толкать» электроны по заданной схеме. Поскольку энергия имеет способность выполнять работу, эту потенциальную энергию можно описать как работу (в джоулях), требуемую для перемещения электронов в виде электрического тока вокруг контура от одной точки или узла, к другой.

Разность напряжений между любыми двумя точками цепи, соединениями или переходами (называемыми узлами) известна как разница потенциалов, обычно называемая «падение напряжения».

Падение напряжения между двумя точками, измеряется как и напряжение в вольтах (В) и обозначается символом U, хотя для обозначения генерируемой э.д.с. (электродвижущей силы) иногда используется E. Соответственно, чем больше электродвижущая сила (э.д.с.) источника, тем большую работу он может совершить по перемещению заряда внутри цепи.

Читать еще:  Пускатель и контактор в чем разница

Источник тока, в котором с течением времени не изменяется его направление и величина называется источником постоянного тока. Если же направление и величина тока периодически изменяется со временем, то такой источник называется источником переменного тока. Напряжение измеряется в Вольтах, причем 1 Вольт определяется прохождением тока в 1 А через сопротивление в 1 Ом. Напряжения обычно выражаются в вольтах с префиксами, используемыми для обозначения кратных значений напряжения, таких как микровольты ( мкВ = 10 -6 В ), милливольты ( мВ = 10 -3 В ) или киловольты ( кВ = 10 3 В ). Напряжение может быть положительным или отрицательным.

Батареи или источники питания в основном используются для создания постоянного тока (Direct Current), с величинами напряжений 3.3В, 5В, 12В, 24В и т. д. для применения в электронных схемах и системах. В то время как источники напряжения переменного тока (переменного тока) доступны для внутреннего бытового и промышленного электропитания и освещения, а также для передачи электроэнергии до потребителей. Переменное напряжение сети в России в настоящее время составляет 220 вольт, в странах, таких как Япония и США 110 вольт.

В основной своей массе в электрических схемах применяют небольшие значения напряжений. Самыми распространенными являются: 1.8; 3.3; 5 В.

В основном электрические схемы работают с низковольтными источниками питания от 1,5 до 24В. На электрических схемах источник постоянного напряжения обозначается со знаками «плюс» и «минус». Знаки указывают полярность источника. За направление движения тока принято направление движение положительно заряженных частиц.

Обозначение источников питания на электрических схемах

Простая взаимосвязь между резервуаром воды и источником питания. Чем выше резервуар для воды над выпускным отверстием, тем больше давление воды, поскольку больше энергии высвобождается, и, соответственно, чем выше напряжение источника, тем больше потенциальная энергия и тем больше электронов высвободится.

Напряжение всегда измеряется между любыми двумя точками в цепи и обычно оно называется «падение напряжения». Обратите внимание, что напряжение может существовать в цепи без тока, но ток не может существовать без напряжения, и, также, любой источник напряжения, независимо от того, постоянный он или переменный не выдерживает короткого замыкания и может быть испорчен.

Электрический ток

Электрический ток – это упорядоченное движение или поток заряженных частиц, измеряется в амперах и обозначается символом «I». Это непрерывный и равномерный поток электронов (отрицательных частиц атома) по электрической цепи, которые приводятся в движение, благодаря источнику напряжения. В действительности движение электронов протекает от отрицательной (-U) клеммы к положительной (+ U) клемме питания, а для облегчения понимания принято, что ток протекает от положительной к отрицательной клемме.

В схемах направление тока через цепь обычно указывают стрелкой, связанной с символом I или i. Эта стрелка указывает общепринятое направление тока и как правило не совпадает с направлением фактического потока.

Общепринятый ток

Как правило, это поток положительно заряженных частиц, от положительного полюса источника к отрицательному. Диаграмма слева показывает движение положительного заряда (дырки) вокруг замкнутого контура, протекающего от положительной клеммы батареи, через цепь и возврат к отрицательной клемме батареи. Этот ток от положительного к отрицательному полюсу источника известен как традиционный или общепринятый ток.

Заходя вперед сразу уточним, что все стрелки на схемах указывающие направление тока, показанные на символах для таких компонентов, как диоды и транзисторы, указывают направление общепринятого тока.

В отличие от общепринятого тока, фактическое движение электронов осуществляется от отрицательного полюса источника питания к положительному.

Электронный поток

Поток электронов в электрической цепи направлен противоположно общепринятому направлению тока. Фактический ток, протекающий в электрической цепи, состоит из электронов, которые текут от отрицательного полюса батареи (катода) и возвращаются назад к положительному полюсу (аноду) батареи.

Это связано с тем, что заряд электрона отрицателен по определению и поэтому притягивается к положительному полюсу. Этот поток электронов называется электронным токовым потоком. Поэтому электроны действительно перемещаются в цепи от отрицательной клеммы к положительной.

Как и общепринятый ток так и электронный токовый поток очень часто упоминается во многих учебных пособиях. На практике же, никакой разницы каким образом течет ток по цепи нет. Направление тока не влияет на то, что происходит в цепи. Но, для понимания все же общепринятый ток от положительного полюса источника к отрицательному полюсу доступнее.

В электронных схемах источником тока является элемент схемы, который обеспечивает заданное количество тока, например, 1A, 5A 10А и т.д. и обозначается символом схемы для источника постоянного тока, заданного как круг со стрелкой внутри, указывающей направление тока.

Ток измеряется в амперах, а ампер определяется как количество заряда (Q в кулонах), проходящих через определенную точку цепи за одну секунду (t в секундах).

Читать еще:  Монтаж щитка в частном доме

Электрический ток обычно выражается в амперах с префиксами, используемыми для обозначения небольших величин токов, например, микроампер (μA = 10 -6 A или мкА ) или миллиампер ( mА = 10 -3 А или мА ). Обратите внимание, что электрический ток может быть либо положительным по значению, либо отрицательным по величине в зависимости от направления потока.

Ток, который течет в одном направлении, называется постоянный ток или часто используемое сокращение DC (Direct Current). Ток, который попеременно меняет направление называется переменным током или АС (Alternating Current). Независимо от того, протекает по цепи переменный ток либо постоянный, когда к нему подключен источник напряжения, он всегда ограничен сопротивлением цепи и самим источником напряжения, создающим этот ток в этой цепи.

Кроме того, т.к. переменный ток изменяется во времени с определенным периодом эффективность его воздействия можно оценить с помощью Среденеквадратического значения (обозначается RMS, Root Mean Squared) тока, что по сути является эквивалентом потери мощности при постоянном токе.

Ток можно рассматривать как поток воды внутри трубы. Чем быстрее поток воды, тем больше ток. Обратите внимание, что ток не может существовать без напряжения, независимо от того, какой источник переменный или постоянный. Также ток может существовать только в замкнутой цепи.

Cопротивление

Сопротивление (R) — это способность материала сопротивляться или предотвращать поток тока или, точнее, поток электрических зарядов внутри схемы. Элемент схемы, который умеет это делать, называется «Резистор».

Резистор — это элемент схемы, единицей измерения которой является 1 Ом, в иностранной литературе обозначается греческим символом (Ω, Omega). Также используются с префиксами, используемыми для обозначения кило-омов (кОм = 10 3 Ом) и Мега-омов (MОм = 10 6 Ом). Обратите внимание, что сопротивление не может быть отрицательным по значению.

Символы резисторов на электрических схемах

Величина сопротивления резистора определяется отношением тока через него к напряжению на нем, которое определяет, является ли элемент схемы «хорошим проводником», т.е. обладает низким сопротивлением или «плохим проводником» — обладает высоким сопротивлением. Низкое сопротивление, например, 1 Ом или менее, подразумевает, что схема является хорошим проводником из материалов, таких как медь, алюминий или углерод, в то время как высокое сопротивление, 1 МОм или более, означает, что схема является плохим проводником из изоляционных материалов, таких как стекло, фарфор или пластика.

С другой стороны, «полупроводник», такой как кремний или германий, представляет собой материал, сопротивление которого находится где-то между сопротивлением хорошего проводника и хорошим изолятором. Отсюда и название «полупроводник». Полупроводники используются для изготовления диодов, транзисторов и др. полупроводниковых элементов.

Сопротивление может быть линейным или нелинейным по своей природе. Линейное сопротивление подчиняется закону Ома, поскольку напряжение на резисторе линейно пропорционально проходящему через него току. Нелинейное сопротивление, не подчиняется закону Ома, но имеет падение напряжения на нем, которое пропорционально току.

Сопротивление не зависит от частоты, т.е. сопротивление при переменном токе соответствует сопротивлению при постоянном токе и, не может быть отрицательным. Помните, что сопротивление всегда имеет положительную величину.

Резистор классифицируется как пассивной элемент схемы и он не может накапливать или отдавать энергию. Резисторы потребляют мощность, которая выделяется как тепло и свет. Потребляемая мощность всегда положительна независимо от полярности и направления тока.

При очень низких значениях сопротивления, например, милли-омах (мОм), иногда намного проще использовать величину обратную сопротивлению (1/R). Обратная величина сопротивления называется Проводимостью и обозначается символом (G) и подразумевает собой способность проводника или устройства проводить электричество.

Высокие значения проводимости подразумевают хороший проводник, такой как медь, в то время как низкие значения проводимости подразумевают плохой проводник, такой как дерево. Стандартной единицей измерения, заданной для проводимости, является Сименс (1См).

Мощность также может быть выражена с помощью проводимости, как: P = I 2 / G = U 2 G .

Зависимость между напряжением (U) и током (I) в цепи с постоянным сопротивлением (R) линейна и пропорциональна значению сопротивления, как показано на графике. В этом можно убедиться, собрав небольшую схему как на рисунке ниже и измерив значения напряжения и тока при заданном сопротивлении цепи R.

Обзор напряжения, тока и сопротивления

Надеюсь, к настоящему моменту вы получили некоторое представление о том, как напряжение, ток и сопротивление тесно связаны друг с другом.

Связь между напряжением, током и сопротивлением составляет основу закона Ома. В линейной цепи с фиксированным сопротивлением, если мы увеличиваем напряжение, ток возрастает, и аналогичным образом, если мы уменьшаем напряжение, ток снижается. Это означает, что если напряжение высокое, ток высокий, и если напряжение низкое, ток низкий.

Аналогично, если мы увеличим сопротивление, ток снизится для заданного напряжения, и если мы уменьшим сопротивление, ток повысится. Итак, если сопротивление высокое – ток небольшой и, наоборот, если сопротивление низкое – ток большой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector